受干擾機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)事件驅(qū)動(dòng)控制研究

陳帝翰，劉 霞

（西華大學(xué)電氣與電子信息學(xué)院，四川 成都 610039）

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（networked control system）是由傳感器、控制器和執(zhí)行器等組成的閉環(huán)系統(tǒng)，各組件通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，與傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線型控制系統(tǒng)相比，擁有安裝簡單、維護(hù)方便、兼容性高等優(yōu)越性，已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如車輛、飛機(jī)和航天器等[1-2]。但網(wǎng)絡(luò)中往往存在時(shí)延、丟包、數(shù)據(jù)包亂序、網(wǎng)絡(luò)阻塞等影響，這不可避免會(huì)降低系統(tǒng)的控制性能，甚至破壞其穩(wěn)定性[3-5]。

近年來，一些學(xué)者針對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的時(shí)延、丟包等問題進(jìn)行了大量研究[6-10]。文獻(xiàn)[6]將網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延分為前饋時(shí)延和反饋時(shí)延2 部分，采用滑模預(yù)測控制方法對(duì)一類線性系統(tǒng)進(jìn)行控制；但是由于其控制器采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)的模式工作，若頻率過大，頻繁的控制動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致抖振的加劇，而頻率過小又無法達(dá)到有效的控制。文獻(xiàn)[7]討論了一類非線性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，考慮網(wǎng)絡(luò)的時(shí)變、時(shí)延，將閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)重構(gòu)為具有多個(gè)開關(guān)信號(hào)的線性切換系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于切換系統(tǒng)理論的合成控制方法，將復(fù)雜的非線性系統(tǒng)問題分解為多個(gè)線性子系統(tǒng)的問題，但是實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)這樣的分解。文獻(xiàn)[8]針對(duì)一類線性連續(xù)系統(tǒng)的時(shí)變、時(shí)延問題，提出了一種結(jié)合模式相關(guān)狀態(tài)反饋控制器的切換系統(tǒng)方法，這種模式相關(guān)控制器根據(jù)不同的時(shí)延切換不同的控制增益；但是實(shí)際中準(zhǔn)確的時(shí)延是很難估計(jì)的，如果時(shí)延的估計(jì)不準(zhǔn)確將會(huì)導(dǎo)致控制器的增益調(diào)節(jié)效果不理想，最終影響系統(tǒng)的控制性能。文獻(xiàn)[9]將線性的Hammerstein 模型作為研究對(duì)象，考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延，結(jié)合狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)了一種基于實(shí)時(shí)預(yù)測的補(bǔ)償策略，通過實(shí)時(shí)的狀態(tài)信息來計(jì)算最優(yōu)控制序列。上述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)多采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)的方式，即：通過時(shí)間戳來保證系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一，系統(tǒng)中各部件按照固定的周期動(dòng)作。對(duì)于這類時(shí)間驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)延估計(jì)不準(zhǔn)確或丟包率過大的情況時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，大大降低系統(tǒng)的控制性能。

為了避免時(shí)間驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)存在的上述問題，學(xué)者們提出了事件驅(qū)動(dòng)的控制方法[10～11]。事件驅(qū)動(dòng)控制方法的目標(biāo)僅聚焦于被控對(duì)象的期望目標(biāo)是否達(dá)成，而不是控制量作用于被控對(duì)象上的時(shí)間。即事件驅(qū)動(dòng)只要控制目標(biāo)沒有達(dá)到，就繼續(xù)操作，而不會(huì)像時(shí)間驅(qū)動(dòng)一樣定時(shí)操作，因而大大降低了時(shí)延對(duì)系統(tǒng)的影響。文獻(xiàn)[11]針對(duì)一類線性多智能體系統(tǒng)的一致性問題，結(jié)合狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)了一種采用事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的輸出反饋控制器。文獻(xiàn)[12]針對(duì)非線性網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種基于數(shù)據(jù)的事件驅(qū)動(dòng)控制方法，降低了系統(tǒng)中時(shí)延對(duì)控制性能的影響。但是在實(shí)際情況中，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)除了存在時(shí)延外，往往還存在外部干擾的影響[13-17]。文獻(xiàn)[13]考慮網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的時(shí)變、時(shí)延，提出了一種基于通信干擾觀測器的二階線性過程時(shí)延補(bǔ)償控制結(jié)構(gòu)，并且設(shè)計(jì)了降階干擾觀測器和干擾補(bǔ)償器來處理外部干擾。文獻(xiàn)[14]針對(duì)一類受外部干擾影響的線性系統(tǒng)，提出了一種事件驅(qū)動(dòng)的觸發(fā)機(jī)制，該觸發(fā)機(jī)制需要獲取系統(tǒng)狀態(tài)信息，在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)較困難。文獻(xiàn)[15]針對(duì)一類具有外部擾動(dòng)的不確定連續(xù)系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)運(yùn)行中存在網(wǎng)絡(luò)阻塞問題，提出了一種基于模型的自適應(yīng)事件驅(qū)動(dòng)控制方法，使系統(tǒng)能夠在控制網(wǎng)絡(luò)中在線調(diào)節(jié)狀態(tài)。文獻(xiàn)[16]針對(duì)一類具有隨機(jī)擾動(dòng)的非線性系統(tǒng)，考慮信息傳輸過程中存在數(shù)據(jù)包丟失，提出了一種模型預(yù)測控制方法來補(bǔ)償傳輸信道中丟包對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。然而，文獻(xiàn)[15—16]對(duì)于模型精確度的要求較高，在實(shí)際中很多時(shí)候無法獲取精確的系統(tǒng)模型。文獻(xiàn)[17]針對(duì)一類具有外部干擾的非線性系統(tǒng)，考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延，提出了一種基于增廣狀態(tài)觀測器的網(wǎng)絡(luò)化預(yù)測量化控制方法，采用2 個(gè)任意區(qū)域量化器對(duì)信號(hào)進(jìn)行合理取值，但是該量化器只是減少了數(shù)據(jù)包的大小，而沒有減少數(shù)據(jù)包的數(shù)量，對(duì)于信息傳輸?shù)膬?yōu)化效果有限。

本文針對(duì)非線性機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)受到的外部干擾，同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)本身存在的隨機(jī)時(shí)延，結(jié)合干擾觀測器設(shè)計(jì)了一種事件驅(qū)動(dòng)控制方法：控制器在判定被控機(jī)器人的輸出誤差是否滿足預(yù)設(shè)事件的同時(shí)，接收來自干擾觀測器的干擾觀測值，當(dāng)控制器判定系統(tǒng)輸出誤差不滿足預(yù)設(shè)事件時(shí)，控制器利用系統(tǒng)輸出誤差和干擾觀測值計(jì)算出新的控制輸入來替換原來的控制輸入信號(hào)，否則控制器保持上一時(shí)刻的控制輸入。這樣既減少了控制器的無效動(dòng)作，也使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

1 問題描述

網(wǎng)絡(luò)控制器（Netcon）是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的核心。本文將網(wǎng)絡(luò)控制器分為遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制器和本地端網(wǎng)絡(luò)控制器。對(duì)于受外部干擾影響的非線性機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)由遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制器、PC 端、本地端網(wǎng)絡(luò)控制器、被控機(jī)器人和干擾觀測器組成，如圖1 所示。其中遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制器與PC 端進(jìn)行有線連接，本地端網(wǎng)絡(luò)控制器與被控機(jī)器人、干擾觀測器進(jìn)行有線連接，遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制器與本地端網(wǎng)絡(luò)控制器通過網(wǎng)絡(luò)連接。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，本地端網(wǎng)絡(luò)控制器在接收到來自遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制器的理想控制信號(hào)(t)的同時(shí)，利用來自干擾觀測器的干擾觀測值(t)計(jì)算出實(shí)際控制輸入 τ(t)，并發(fā)送給被控機(jī)器人。其中Y(t)為機(jī)器人輸出序列，d(t)為外部干擾。

圖1 受干擾機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

實(shí)際網(wǎng)絡(luò)往往存在時(shí)延與丟包等影響。本文假設(shè)網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延為ξ，系統(tǒng)最大連續(xù)丟包數(shù)ζl已知。

令n關(guān)節(jié)機(jī)器人數(shù)學(xué)模型為

假設(shè)1網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)時(shí)延ξ的上限不大于采樣周期T的 ρk倍（ρk為正整數(shù)），即≤ρkT。例如，假設(shè)k時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延為0.2 s，采樣周期T為0.02 s，則ρk的值為10。

假設(shè)2系統(tǒng)的最大連續(xù)丟包數(shù) ζl小于采樣周期的倍數(shù)，即ζl＜ρk。例如，假設(shè)k時(shí)刻 ρk的值為10，則ζl＜10。

2 干擾觀測器的設(shè)計(jì)

在實(shí)際的機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，外部干擾的影響不可避免，且無法直接獲取準(zhǔn)確的干擾值。本文針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了一種周期性的干擾觀測器來觀測系統(tǒng)受到的外部干擾，并在每一個(gè)采樣時(shí)刻將干擾觀測值發(fā)送給控制器。

針對(duì)機(jī)器人模型式（1），得

現(xiàn)設(shè)計(jì)干擾觀測器，為

式中：H(qk,)為k時(shí)刻干擾觀測器正定增益矩陣，記為Hk；為k時(shí)刻的干擾估計(jì)值。

將式（2）代入式（3），得

假設(shè)干擾的變化是緩慢的[18]，即

定義k時(shí)刻的觀測誤差 σk，為

由式（3）、（5）和（6）可以得到觀測誤差函數(shù)，為

再定義輔助向量zk，為

通過設(shè)計(jì)輔助矩陣Ak使得觀測器穩(wěn)定。

增益矩陣Hk=diag{c,c}由方程式（9）給出，其中常數(shù)c＞0。

則干擾觀測器為

接下來設(shè)計(jì)Ak。

雙關(guān)節(jié)機(jī)器人的正定慣性矩陣由式（11）給出。

式中：m1，m2為關(guān)節(jié)連桿質(zhì)量；l1，l2為關(guān)節(jié)的連桿長度；r1，r2為連桿關(guān)節(jié)點(diǎn)和連桿質(zhì)心的距離；qk(1)為k時(shí)刻機(jī)器人關(guān)節(jié)1 位置；qk(2)為k時(shí)刻機(jī)器人關(guān)節(jié)2 位置；g為重力加速度；i1，i2是與m1，m2，l1，l2，r1，r2有關(guān)的機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)。

定理 1對(duì)于機(jī)器人式（1），設(shè)計(jì)觀測器式（10）中的Ak，為

且滿足

則觀測器式（10）全局漸近穩(wěn)定。其中：qmax(2)為關(guān)節(jié)2 的最大位置；(2)為關(guān)節(jié)2 的最大角速度。

證明由式（12）知

根據(jù)式（12）與式（9），可得

由于Mk正定，則有

代入式（15），得

對(duì)式（19）求導(dǎo)，并將誤差函數(shù)式（7）代入，可得

根據(jù)式（13）中常數(shù)c的定義，有2c＞0且有

3 事件驅(qū)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)

一般的時(shí)間驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)在一定的時(shí)間間隔時(shí)會(huì)定時(shí)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制輸入，于是往往會(huì)發(fā)生很多不必要的控制動(dòng)作，迫使系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的通信信道帶寬要求較高，成本也相對(duì)較高。例如：當(dāng)系統(tǒng)中的控制效果已經(jīng)達(dá)到期望時(shí)，控制器依然不斷地輸入控制量，會(huì)造成不必要的網(wǎng)絡(luò)信道帶寬的浪費(fèi)；當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)來自外部或自身的干擾時(shí)，系統(tǒng)的控制能力會(huì)受到影響，在這種情況下，可能這些不必要的控制動(dòng)作會(huì)使控制效果降低，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。為了減少系統(tǒng)中不必要的控制動(dòng)作，本文設(shè)計(jì)了一種事件驅(qū)動(dòng)控制方法，在考慮隨機(jī)時(shí)延的同時(shí)，對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償。機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制事件驅(qū)動(dòng)控制方法是只有當(dāng)系統(tǒng)誤差滿足條件時(shí)進(jìn)行控制動(dòng)作，從而避免了傳統(tǒng)控制方法的無效動(dòng)作，以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬。機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行步驟如下。

1）在k-ξ時(shí)刻，本地端網(wǎng)絡(luò)控制器接收到機(jī)器人的輸出Yk-ξ后，通過計(jì)算機(jī)器人關(guān)節(jié)誤差，與預(yù)設(shè)的最大允許誤差 ε比較。設(shè)定預(yù)設(shè)事件Ψ，當(dāng)本地端控制器判定機(jī)器人的位置跟蹤誤差ek-ξ不滿足預(yù)設(shè)事件Ψ 時(shí)，向遠(yuǎn)端控制器發(fā)送觸發(fā)信號(hào)。

2）假設(shè)在k時(shí)刻遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制器接收到觸發(fā)信號(hào)，計(jì)算出k+ξ時(shí)刻的理想控制輸入，并發(fā)送給本地端網(wǎng)絡(luò)控制器。

3）本地端網(wǎng)絡(luò)控制器在k+ξ時(shí)刻接收到理想控制輸入量的同時(shí)，利用干擾估計(jì)值計(jì)算出補(bǔ)償干擾后最終的控制輸入τk+ξ并發(fā)送給被控機(jī)器人。

在上述整個(gè)過程中，干擾觀測器將一直處于工作狀態(tài)。下面進(jìn)行控制律的設(shè)計(jì)。

（2）改寫為

式中：φk表示k時(shí)刻的矩陣φ(Xk)；Xk(i)表示k時(shí)刻X的第i個(gè)元素；μ為常數(shù)并滿足0＜μ＜1。

將式（21）改寫為

令被控機(jī)器人期望輸出序列為Yd，k時(shí)刻輸出誤差為ek，有

式中Yd(k)為被控機(jī)器人期望輸出序列Yd的第k個(gè)值，表示被控機(jī)器人k時(shí)刻的期望輸出值。

構(gòu)造被控機(jī)器人關(guān)節(jié)誤差函數(shù)，為

其中τd(k)為k時(shí)刻與期望輸出序列對(duì)應(yīng)的期望輸入序列。

預(yù)先設(shè)計(jì)事件條件Ψ，為

本文假設(shè)采樣間隔為T，在每一個(gè)采樣時(shí)刻γT，本地端控制器將確認(rèn)事件條件Ψ 是否滿足，若不滿足事件條件 Ψ，則觸發(fā)控制動(dòng)作。其中γ ∈Z+。

設(shè)計(jì)事件觸發(fā)機(jī)制，為

式中kβ+1表示第β+1次觸發(fā)控制器動(dòng)作的時(shí)刻。

將式（25）改寫為

其中T∈Z+，0 ≤l≤T-1，γ=0,1,2,···,n。采樣時(shí)刻間隔示意如圖2 所示，其中γT+l+1表示非采樣的一般時(shí)刻。

圖2 采樣時(shí)刻間隔

利用式（10）得到k時(shí)刻的干擾估計(jì)值，設(shè)計(jì)控制律，為

其中L為控制器正定增益矩陣。

定理 2對(duì)于第 γ個(gè)采樣時(shí)刻（γ ≥0），常數(shù)l滿足條件0 ≤l≤T-1時(shí)（T為采樣周期），若控制器增益矩陣L滿足|||ΦγT+l-F(X)L||＜1，且干擾估計(jì)值滿足時(shí)，機(jī)器人位置跟蹤誤差eγT隨時(shí)間收斂至零，即有

證明將控制律式（29）代入誤差函數(shù)式（28），得

整理式（31）可得

由式（31）和式（32）可以得到：若||ΦγT+l-F(XγT+l)L||＜1且 ||dγT+l-γT+l||→0，則對(duì)于γ ≥0，0 ≤l≤T-1，有

從上述結(jié)論可知，當(dāng)干擾估計(jì)誤差 σ趨于零時(shí)，調(diào)整控制器增益L，可以使系統(tǒng)誤差ek隨時(shí)間k的增大而減小，直到小于最大允許誤差ε，即

4 仿真

為了驗(yàn)證本文方法對(duì)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的有效性，選擇式（35）機(jī)器人作為被控機(jī)器人。

式中：機(jī)器人2 個(gè)關(guān)節(jié)連桿質(zhì)量分別為m1=10 kg，m2=5 kg；2 個(gè)關(guān)節(jié)的連桿長度分別為l1=1 m，l2=0.5 m；連桿關(guān)節(jié)點(diǎn)和連桿質(zhì)心的距離為r1=0.5 m，r2=0.5 m；重力加速度為g=9.8 N/kg。i1=0.83+。

被控機(jī)器人關(guān)節(jié)1 的期望軌跡為q1=0.1+0.5sin(t)，關(guān)節(jié)2的期望軌跡為q2=0.1+0.5cos(t)。設(shè)被控機(jī)器人關(guān)節(jié)初始位置為,式（22）中的 μ取為0.5。

假設(shè)系統(tǒng)中存在的網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延，如圖3 所示，外部干擾d為圖4 所示的方波。

圖3 網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延

由圖4 可知，在0.3 s 時(shí)被控機(jī)器人關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 的干擾觀測值收斂到穩(wěn)定狀態(tài)，干擾觀測器能夠良好地觀測關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 的外部干擾。需要說明的是，在3 s 和6 s 左右時(shí)觀測效果有瞬間的誤差，這是由于方波類型的干擾瞬時(shí)突變引起的，但是觀測誤差很快隨干擾突變的消失而減小，又能夠繼續(xù)保持良好的觀測效果。

圖4 關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 外部干擾觀測值

針對(duì)存在上述外部干擾以及網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延的機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，本文采用事件驅(qū)動(dòng)控制方法，在考慮如圖3 所示的網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延的同時(shí)，對(duì)如圖4 所示的外部干擾進(jìn)行補(bǔ)償，并且與文獻(xiàn)[12]中無干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法進(jìn)行對(duì)比。被控機(jī)器人關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 的位置跟蹤結(jié)果如圖5 和圖6 所示。

由圖5 和圖6 可知：對(duì)于被控機(jī)器人關(guān)節(jié)1，有干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法在1.5 s 時(shí)取得較好的位置跟蹤效果，文獻(xiàn)[12]無干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法在2.3 s 時(shí)才能取得位置跟蹤；對(duì)于被控機(jī)器人關(guān)節(jié)2，在1.1 s 時(shí)，有干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制可以取得較好的位置跟蹤效果，文獻(xiàn)[12]則在1.6 s 時(shí)才能取得位置跟蹤。因此，采用本文有干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法相較于無干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法收斂速度更快，能夠很好地跟蹤期望軌跡。

圖5 有干擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制的跟蹤軌跡

圖6 無干擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制的跟蹤軌跡

從圖7 和圖8 也可以看出，有干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法使關(guān)節(jié)1 位置跟蹤誤差在0.8 s 后收斂到穩(wěn)定狀態(tài)，使關(guān)節(jié)2 位置跟蹤誤差在0.5 s 后收斂至穩(wěn)定狀態(tài)，相較于文獻(xiàn)[12]的無干擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制方法，其收斂更快，并且在控制過程中機(jī)器人關(guān)節(jié)位置跟蹤穩(wěn)態(tài)誤差更小。綜上所述，本文控制方法的關(guān)節(jié)誤差更小，且能夠更快地收斂到零，并穩(wěn)定保持在零的附近。

圖7 有擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 跟蹤誤差

圖8 無擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 跟蹤誤差

為了更精確地對(duì)比2 種方法的關(guān)節(jié)位置跟蹤效果，計(jì)算了關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 的實(shí)際軌跡與期望軌跡的誤差以及標(biāo)準(zhǔn)方差，其結(jié)果如表1 所示。

表1 關(guān)節(jié)位置跟蹤性能定量比較

由表1 可知，當(dāng)采用有干擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制方法時(shí)，機(jī)器人關(guān)節(jié)1 和關(guān)節(jié)2 的位置跟蹤標(biāo)準(zhǔn)方差相較于采用無干擾補(bǔ)償事件驅(qū)動(dòng)控制方法時(shí)分別降低了53.032%和53.034%。

綜上所述，在機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)受到外部干擾的情況下，采用事件驅(qū)動(dòng)控制方法，在考慮網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延的同時(shí)對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償，具有更好的位置跟蹤效果。

5 結(jié)束語

考慮外部干擾及網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延的影響下，本文提出了一種基于干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法，在考慮隨機(jī)時(shí)延的同時(shí)，對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償。首先設(shè)計(jì)了干擾觀測器對(duì)外部干擾進(jìn)行估計(jì)，然后在控制器中設(shè)置一個(gè)最大容許誤差，并且在每一個(gè)采樣時(shí)刻將被控機(jī)器人的實(shí)際關(guān)節(jié)位置跟蹤誤差與最大容許誤差相比較，一旦不滿足預(yù)設(shè)的事件條件，則控制器將計(jì)算出新的控制輸入來替換原來的控制輸入信號(hào)，否則控制器保持上一時(shí)刻的控制輸入。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基于干擾補(bǔ)償?shù)氖录?qū)動(dòng)控制方法可以使機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在受到網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)時(shí)延和外部干擾的影響下，仍具有良好的關(guān)節(jié)軌跡跟蹤性能。

然而在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)不僅存在時(shí)延、丟包問題，也可能存在各種網(wǎng)絡(luò)攻擊，如篡改消息、偽造、拒絕服務(wù)等。因此，對(duì)受到網(wǎng)絡(luò)攻擊的機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的控制問題有待進(jìn)一步研究。